Загальна інформація
Застосування
Схема досліду
Якщо на замкнену систему тіл не діє зовнішня сила, то повний імпульс p системи зберігається, а центр мас системи лишається на місці.
Якщо між тілами відбуваються лише пружні удари, зберігається також енергія. Якщо одне тіло діє на друге із силоюF, то на перше тіло діє протилежно напрямлена сила –F. Тут це треба показати на двох візках на роликовій напрямній.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з основними поняттями й термінами законів Ньютона та класичних рівнянь руху.
Принцип
Третій закон Ньютона називають також законом взаємодії: він стверджує, що коли одне тіло діє силою на інше, те інше тіло діє у відповідь такою самою за модулем, але протилежно напрямленою силою.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Закон взаємодії стверджує, що тіло, яке діє силою на інше тіло, завжди зазнає такої самої за модулем, протилежно напрямленої сили.
Завдання
Визначення швидкості двох нерухомих візків, на які одночасно діє поштовх вибухового пускового пристрою.
Визначення й порівняння імпульсів обох візків.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Обладнання
Складання та виконання
Складання (1/4)
1.Напрямну трьома регулювальними гвинтами на ніжках вирівнюють якомога точніше горизонтально.
2. На обох кінцях напрямної встановлюють кінцеві тримачі, у кожен з яких вставляють трубку, наповнену пластиліном, щоб зупиняти візок без різкого удару.
Кінцевий тримач із пластиліном
Складання (2/4)
Встановлення світлового бар'єра
3.Два вилкоподібні світлові бар'єри кріплять на напрямній за допомогою тримачів (див. рис.) приблизно в положеннях 50 см і 100 см.
Складання (3/4)
Під'єднання світлових бар'єрів і пускового пристрою
4. Вилкоподібні світлові бар'єри по черзі зліва направо з'єднують із гніздами полів «1»–«4» вимірювача часу.
При цьому жовті гнізда світлових бар'єрів з'єднують із жовтими гніздами приладу, червоні - з червоними, а сині гнізда світлових бар'єрів - із білими гніздами вимірювача часу.
5. Обидва повзункові перемикачі на вимірювачі часу для вибору фронту запуску переводять у праве положення «спадний фронт» ( ).
Складання (4/4)
6. На кожен вимірювальний візок встановлюють голку зі штекером, одну частину вибухового пускового пристрою і шторку для вимірювального візка (b = 100 мм). Голки зі штекером спрямовані до кінцевих тримачів напрямної, а частини пускового пристрою - назустріч одна одній.
Виконання (1/2)
1. Щоб розрізняти швидкості й імпульси візків, беремо такі позначення: лівому візку - індекс 1, правому візку - індекс 2.
2. На вагах визначають маси обох візків. Якщо маси мають бути однакові, за потреби їх коригують прорізними тягарцями по 1 г.
3. Щоб визначити миттєві швидкості візків під час проходження світлових бар'єрів, вимірювання виконують у режимі 1 ( ).
Щойно відповідна шторка входить у промінь відповідного вилкоподібного світлового бар'єра, починається вимірювання часу затемнення чи , а коли шторка виходить - воно спиняється.
Виконання (2/2)
4. Дослід починають так: візки притискають один до одного і ставлять приблизно посередині між світловими бар'єрами, на позначці 75 см. Приблизно через п'ять секунд присоска через дросельний диск набирає стільки повітря, що пружина може розігнати обидва візки.
5. Час вимірюють до п'яти разів поспіль. Перед кожним запуском треба натиснути кнопку «Reset», щоб скинути покази.
6. Вимірювання повторюють для різних поєднань мас візків.
Опрацювання результатів (1/5)
Спостереження
Після спрацювання вибухового пускового пристрою візки роз'їжджаються в протилежних напрямах.
Якщо маси однакові, обидва візки мають однакову швидкість.
Якщо маси різні, легший візок рухається швидше за важчий.
Опрацювання результатів (2/5)
Приклад вимірювання
Опрацювання результатів (3/5)
Продовження прикладу вимірювання
Опрацювання результатів (4/5)
Опрацювання результатів (4/5)
1. За виміряними часами і масами та за допомогою довжини шторки b = 100 мм обчислюють швидкості
і імпульси
Опрацювання результатів (5/5)
Опрацювання результатів (5/5)
2. За однакових мас обидва візки мають однакову швидкість, але протилежні напрями руху. Якщо маси різні, різняться і швидкості. Порівнявши імпульси візків, помічаємо, що вони однакові за модулем і різняться лише напрямом. Отже, при спрацюванні пускового пристрою обидва візки дістають той самий за модулем імпульс. Справджується закон збереження імпульсу
,
що в межах похибок підтверджують результати з прикладу вимірювання.
3. Отже, на старті пружина передає обом візкам однаковий за модулем поштовх.
Сила , з якою візок 1 діє на візок 2 перед спрацюванням пускового пристрою, дорівнює силі , з якою візок 2 діє на візок 1 («actio = reactio»).
Зауваження
Систематичні похибки виникають через тертя, яке дається взнаки насамперед за великих мас і малих швидкостей.
Похибку може збільшувати й різна довжина шляхів, якщо візки поставлено не точно посередині між світловими бар'єрами.
Якщо в попередніх дослідах з одним візком тертя компенсували легким нахилом напрямної, то тут це вже неможливо - через два протилежні напрями руху.